Tất cả các cơ cấu máy nâng đều có trang bị phanh. Phanh ở đây thƣờng dùng loại điện từ hoặc loại điện thuỷ lực và là phanh thƣờng đóng. Nghĩa là khi trục cơ cấu không quay, phanh đóng lại, chỉ khi nào trục cơ cấu quay phanh sẽ tự động mở ra.
51
Nhờ có phanh, cơ cấu có khả năng dừng chính xác. Ở cơ cấu nâng, phanh còn có thể giúp điều chỉnh tốc độ nâng hạ vật một cách chủ động.
Tính toán mômen phanh.
Để có thể tính toán hoặc chọn phanh phù hợp, trƣớc hết phải tính toán giá trị của mômen phanh cần thiết tác động vào cơ cấu để cơ cấu dừng lại.
Đơn giản nhất là mômen do phanh sinh ra ít nhất phải lớn hơn mômen xoắn trên trục của cơ cấu cần phanh, nghĩa là : Mp ≥ Mx
Trong đó:
- Mp: Mômen phanh cần thiết để dừng cơ cấu. - Mx: Mômen xoắn trên trục cần phanh.
Tuy nhiên trong thực tế cần phải tính toán mômen phanh cần thiết, lớn nhất khi cơ cấu nâng hạ vật vì trƣờng hợp này nguy hiểm nhất.
Để xác đinh mômen phanh, xét quá trình hạ vật ở cơ cấu nâng, trên hình dƣới
Hình 1.52: Sơ đồ tính toán mômen phanh
Đầu ra củahộp giảm tốc lắp tang quấn cáp có đƣờng kính Do. Cáp treo vật đƣợc treo qua puly di động, kết cấu này là một palăng thuận có bội suất ηp.
Khi hạ vật, mômen phanh gồm có hai thành phần:
- Mômen tĩnh Mt do trọng lƣợng của vật gây nên. Mômen tĩnh tác động trong suốt thời gian khi hạ vật với vận tốc không đổi, trong thời gian phanh khi hạ vật.
- Mômen động Mđ do động năng của vật và các bộ phận quay của cơ cấu, do vận tốc giảm dần đến không gây ra. Mômen động chỉ xuất hiện khi phanh (xem phần tải trọng động).
Nhƣ vậy: Mp = Mt + Mđ
Xác định mômen tĩnh Mt.
52 Mômen cần để nâng vật tác dụng lên tang:
Khi đặt phanh trên trục dẫn 1 của cơ cấu, mômen do trọng lƣợng vật tác dụng lên trục này là:
i 0 = i
1.i 2.i
3 : Tỷ số truyền chung củahộp số.
Lực cản có hại của palăng, tang và bộ phận truyền động có tác dụng nhƣ phanh và làm giảm mômen tĩnh Mt’. Do đó:
Trong đó: η = ηP.ηtg.η1.η2.η3 –Hiệu suất chung của cơ cấu.
Xác định mômen động Mđ
Mômen động Mđ có hai thành phần: Mđ = Mđ’ + Mđ’’ Trong đó:
- Mđ’: Mômen tạo nên do động năng của vật khi dừng.
- Mđ’’: Mômen do động năng của các bộ phận quay của cơ cấu gây ra.
Để xác định Mđ’ , coi quá trình phanh là quá trình chuyển động chậm dần đều. Theo nguyên lý Đalămbe, khi đó tải trọng phụsinh ra trên móc câu có trị số:
Sp tạo ra mômen phụ trên tang:
Và Spgây ra mômen động trên trục động cơ 1 (Trục đặt phanh):
53 ta có:
Mđ’’ do động năng của các chi tiết máy quay của cơ cấu gây nên trên trục
phanh, cũng là do mômen động của tất cả các trục của cơ cấu quy đổi về trục phanh 1.
Mđ’’ = M1 + M
2/1 + M
3/1 + … Mômen M
1 là mômen động do khối lƣợng trục 1 và của các chi tiết lắp trên trục 1 do quay chậm dần gây nên : M1 = J
1.ε1 Tổng quát: Mi = Ji.εi Trong đó:
- Mômen quán tính của tất cả các khối lƣợng quay trên trục 1
- Gia tốc góc của trục thứ 1 trong quá trình phanh.
Nhƣ vậy:
Mômen M
2 là mômen động do khối lƣợng trục 2 và của các chi tiết lắp trên trục 2 do quay chậm dần gâynên xác định tƣơng tự nhƣ trên:
Đƣa về trục 1 (trục phanh), ta đƣợc:
Tƣơng tự nhƣ trên ta xác định đƣợc:
So sánh các giá trị M1, M 2/1, M
3/1, … có nhận xét: càng về sau giá trị mômen càng nhỏ so với M1. Tổng số các mômen về sau thƣờng không quá 15% M1, nên để
54
đơn giản khi tính toán Mđ’’ thƣờng chỉ tính M1, ảnh hƣởng của các mômen còn lại thay bằng trị số c = (1,10 ÷ 1,15).
Khi xác định giá trị mômen bánh đà tổng cộng của khối lƣợng trục 1 (trục quay nhanh) cần chú ý là thành phần chính của nó là mômen bánh đà của cácchi tiết máy có trọng lƣợng lớn G và đƣờng kính D lớn đó là : rôto động cơ điện, khớp nối và bánh phanh, còn mômen bánh đà của bản thân trục thì có trị số nhỏ không đáng kể, có thể bỏ qua.
Do đó:
Nhƣ vậy biểu thức tổng quát để tính mômen phanh có dạng: Mp = Mt + Mđ’ + Mđ’’
Hệ số β gọi là hệ số an toàn của phanh
Trong tính toán sơ bộ β đƣợc chọn dựa vào chế độ làm việc: Đối với chế độ làm việc nhẹ NH thì β ≥ 1,50; chế độ làm việc trung bình TB thì β ≥ 1,75; chế độ làm việc nặng N thì β ≥ 2,00.